近年来,凭借其高氢密度和已有的基础设施,氨(NH3)作为一种优秀的绿色燃料用于能量产生和运输过程。运用氨气或氨气-甲烷的混合物作为燃气轮机燃烧室的燃料引起了广大学者的注意,但是,在其广泛用于实际燃气轮机系统之前,氨气燃烧有很多问题亟待解决。本文以研究燃气轮机燃烧室内氨气-甲烷-空气的燃烧过程中的燃烧特性以及氮氧化物和碳氧化物(NOx、CO2和CO)排放为目的,通过热力学及气动计算,设计了燃气轮机环形燃烧室,运用SOLIDWORKS软件进行建模,通过网格划分软件ICEM对其进行网格划分,然后通过使用商用软件FLUENT对其进行了三维运行工况的仿真模拟。模拟中采用经过改良的CH4/NH3化学反应动力学机制,通过改变氨气-甲烷燃料中NH3的质量分数、燃烧室进口空气的温度和燃烧室射流孔配齐量来研究不同情况下的燃烧规律,同时结合前人文献中的数据对比,经分析得到以下结论:(1)随着燃料中NH3含量增大,燃烧室中的燃烧过程稳定进行,温度曲线的趋势大致相同,但是燃烧室中高温区域逐渐减小,燃烧室中掺混区及冷却区域的燃烧温度整体下降,燃烧室出口不均匀度下降。(2)随着燃料中氨含量的增大,燃烧室轴向速度变化趋势一致,但是中心线上轴向速度为负值的区域增大。这与中心回流区增大的情况相对应。(3)随着燃料中氨气质量分数的减少燃烧室内CO与OH质量分数不减反增,且组分的高浓度区域逐渐向燃烧室出口位置移动。随着燃料中氨质量分数的增加,NOx、CO2和CO在燃烧室出口排放量都显著下降。(4)保持其他条件不变,改变燃烧室进口温度分别为500K、600K、700K、800K。模拟结果发现:随着进口温度的下降,燃烧室出口 NO、N2O和NO2、CO、CO2排放量都减小。(5)保持其他条件不变,改变配气方案。模拟结果发现:随着燃烧室射流孔配气量的增大,燃烧室出口更加均匀,燃烧室的污染物排放量显著下降。